CN108942994A - 柔性仿生抓手 - Google Patents

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CN108942994A
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handgrip
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CN201810741426.0A
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陈根良
王皓
韩瀚
杜聪聪
王珏
张壮
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Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0033Gripping heads and other end effectors with gripping surfaces having special shapes

Abstract

一种柔性仿生抓手,包括:支撑轴和从上而下设置于支撑轴上的驱动单元和转动关节组件,其中:转动关节组件的末端设置有复合仿生爪;驱动单元包括:电机装置、丝杆、动平台和定平台;转动关节组件包括:若干条活动连接的支链;复合仿生爪包括:三角基体、短杆片和倒须平面膜。本发明通过仿生结构增大抓手与物体间的摩擦力的同时能对不规则物体有良好的顺应性,不需要另外安装力反馈传感器就能保护物体;并在抓取过程中,单个电机即可主动调整加持力大小,精简结构,过程平稳,降低了生产成本,提高了工作效率。

Description

柔性仿生抓手
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种机器人领域的技术,具体是一种用于机器人的柔性仿生抓 手。
背景技术
[0002] 现有的抓手为刚性连杆结构,末端为金属卡具。执行机构无法满足抓取易碎或者 需要特殊保护表面的物体。对于新零件的抓取任务,需要特制对应的夹持器,导致增加时间 和生产成本;现有的抓手的机械结构中驱动过多,可靠性不高。
发明内容
[0003] 本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种柔性仿生抓手,采用仿生结构,增 大抓手与物体间的摩擦力,同时也能够对不规则物体有良好的顺应性,不需要另外安装力 反馈传感器就能保护物体;并在抓取过程中,单个电机即可主动调整加持力大小,精简结 构,过程平稳,降低了生产成本,提高了工作效率。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005] 本发明包括:支撑轴和从上而下设置于支撑轴上的驱动单元和转动关节组件,其 中:转动关节组件的末端设置有复合仿生爪。
[0006] 所述的驱动单元包括:电机装置、丝杆、动平台和定平台,其中:电机装置设置于支 撑轴的末端,丝杆的一端与定平台固定连接,另一端与电机装置相连,动平台活动设置于丝 杆上。
[0007]所述的转动关节组件包括:若干活动连接的支链,其中:支链以支撑轴为中心对称 设置,每个支链与对应的复合仿生爪固定连接。
[0008] 所述的复合仿生爪包括:三角基体、短杆片和倒须平面膜,其中:三角基体与支链 的下端面固定连接,短杆片通过转动副设置于三角基体上,倒须平面膜与三角基体的端面 固定连接。技术效果
[0009]与现有技术相比,本发明采用复合材料制作,并在夹持表面设计仿生倒须结构,使 得在夹持过程中既能够保证夹持效果,又能对物体的刚度和形状有良好的适应性。该抓手 安装在机器人末端,提高了抓取物体的成功率和工作空间的安全性,有利于人机协作。通过 单个电机驱动实现夹持位置和力的调节,精简了结构,提高了系统的可靠程度。
附图说明
[0010] 图1本发明结构示意图;
[0011] 图2为本发明驱动单元结构示意图;
[0012] 图3为本发明转动关节组件结构示意图;
[0013]图4为本发明复合仿生爪结构示意图;
[0014]图中:驱动单元1、转动关节组件2、复合仿生爪3、支撑轴4、支链5、电机装置6、联轴 器7、丝杠8、螺母座9、定平台10、动平台11、第一连杆I2、第二连杆13、第三连杆14、三角基体 15、短杆片16、倒须平面膜17。
具体实施方式
[0015]如图1所示,为本实施例涉及的一种柔性仿生抓手,包含:支撑轴4和从上而下设置 于支撑轴4上的驱动单元1和转动关节组件2,其中:转动关节组件2的末端设置有复合仿生 爪3。
[0016]所述的驱动单元1包括:电机装置6、丝杆8、动平台11和定平台1〇,其中:电机装置6 设置于支撑轴4的末端,丝杆8的一端与定平台10固定连接,另一端与电机装置6相连,动平 台11活动设置于丝杆8上。
[0017]所述的丝杆8上设有用于传动的联轴器7,其中:联轴器7与电机装置6的输出轴连 接。其中电机采用N20微型电机,供电电压12V,通过L298D芯片实现电机正反转。
[0018] 所述的动平台11和丝杆8通过螺母座9实现活动设置。
[0019] 所述的动平台11与定平台10互相平行设置。
[0020] 所述的定平台10与丝杆8间隙配合。
[0021]所述的转动关节组件2包括:三条活动连接的支链5,其中:三条支链5呈120。以支 撑轴4为中心对称设置,每个支链5与对应的复合仿生爪3固定连接。
[0022]所述的支链5包括:第一连杆I2、第二连杆I3和第三连杆14,其中:第一连杆12通过 转动副与动平台11连接,第二连杆13通过转动副与第三连杆14连接,第三连杆14通过转动 副与定平台10连接。
[0023]所述的复合仿生爪3包括:三角基体15、短杆片16和倒须平面膜17,其中:三角基体 15与第三连杆14的下端面固定连接,短杆片16通过转动副设置于三角基体15上,倒须平面 膜17与三角基体15的端面固定连接。
[0024]所述的三角基体15为具有良好的韧性的聚酰胺纤维材料制成。
[0025]该仿生抓手能够对加持力进行调整,关键在于末端结构三角基体采用栅格片的形 式,并且倒须平面膜的微细结构增大与物体的接触面积,能够自适应地与物体接触,保持一 定摩擦力,对于特殊形状的物体的加持效能有很好的保证,保护脆性和软部件,方便抓取例 如鸡蛋或者番茄等容易破碎的物体。相较于现有的刚性抓手,具有优越的柔顺性、安全性和 可靠性。
[0026]上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同 的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所 限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (7)

  1. > 1•一种柔性仿生抓手,其特征在于,包括:支撑轴和从上而下设置于支撑轴上的驱动单 元和转动关节组件,其中:转动关节组件的末端设置有复合仿生爪; 所述的驱动单元包括:电机装置、丝杆、动平台和定平台,其中:电机装置设置于支撑轴 的末端,丝杆的一端与定平台固定连接,另一端与电机装置相连,动平台活动设置于丝杆 上; 所述的转动关节组件包括:若干条活动连接的支链,其中:支链以支撑轴为中心对称设 置,每个支链与对应的复合仿生爪固定连接; 所述的复合仿生爪包括:三角基体、短杆片和倒须平面膜,其中:三角基体与支链的下 端面固定连接,短杆片通过转动副设置于三角基体上,倒须平面膜与三角基体的端面固定 连接。
  2. 2. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的丝杆上设有用于传动的联轴 器,其中:联轴器与电机装置的输出轴连接。
  3. 3. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的动平台和丝杆通过螺母座实 现活动设置。
  4. 4. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的动平台与定平台互相平行设 置。
  5. 5. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的定平台与丝杆间隙配合。
  6. 6. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的支链由若干活动关节组成, 其中:活动关节之间通过转动副连接。 _
  7. 7. 根据权利要求1所述的柔性仿生抓手,其特征是,所述的支链的两端通过转动副连接 分别与动平台和定平台连接。
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